optika fisis - · pdf fileoptika fisis – alifis@corner alifis.wordpress.com untuk...

Optika Fisis – alifis@corner alifis.wordpress.com

OPTIKA FISIS

WARNA CAHAYA.

Cahaya terdiri dari bermacam-macam warna, hal ini dapat dibuktikan dengan

piringan Newton (Newton’s Disc) yang terdiri dari 7 macam warna yaitu : merah, jingga,

kuning, hijau, biru, nila dan ungu. (cara menghafal : MEJIKUHIBINIU) yang diputar

dengan cepat akan tampak berwarna putih.

Gambar piringan Newton.

11

Dapat disimpulkan bahwa :

1. Merah

2. Jingga

3. Kuning

4. Hijau

5. Biru

6. Nila

7. Ungu

1. Ketujuh komponen warna disebut sebagai spektrum warna dari sinar putih.

2. Sinar-sinar yang dapat diuraikan atas beberapa komponen warna seperti sinar putih

disebut SINAR POLIKROMATIK.

3. Sinar-sinar yang tidak dapat diuraikan lagi atas beberapa komponen, disebut

SINAR MONOKROMATIK. 4. Dalam ruang hampa, cahaya mempunyai :

Kecepatan perambatan sama.

Frekuensi masing-masing warna berbeda.

Panjang gelombang masing-masing warna berbeda.

5. Rumus kecepatan perambatan cahaya (c)

Karena harga c tetap, bila frekuensi kecil maka panjang gelombang besar atau

sebaliknya.

6. Cahaya warna merah mempunyai f kecil maka besar.

c

f

= Kecapatan perambatan cahaya

= Frekuensi

= Panjang gelombang

c = f .


DISPERSI CAHAYA.

Bila seberkas sinar putih (Polikromatik) mengenai batas antara dua media bening yang

mempunyai indeks bias berbeda, maka selain dibiaskan, berkas sinar inipun akan diuraikan

menjadi berbagai warna, hal ini secara sederhana dapat digunakan prisma sebagai media

bening.

layar

β

merah

ungu

Jika ditinjau dari susunan spektrumnya, maka :

1.Indeks bias (n) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

2. Deviasi ( ) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

3. Frekuensi (f) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

4. Energi photon (Eph) : Ungu terbesar sedang merah terkecil.

5. Panjang gelombang ( ) : Ungu terkecil sedang merah terbesar.

6. Kecepatan (v) : Ungu terkecil sedang merah terbesar.

Deviasi sinar merah :

nm = index bias sinar merah.

nu = Index bias sinar ungu.

Sudut yang dibentuk antara deviasi sinar merah (deviasi terkecil) dan sudut deviasi sinar

ungu (deviasi terbesar) dinamakan sudut dispersi ()

β flinta

n n’

kerona β’

Untuk meniadakan dispersi digunakan prisma akhromatik dengan susunan seperti pada

gambar berikut :

m = u B = B

m = (nm – 1)

u = (nu – 1)

= u - m

atau

= (nn – nm) . B

(nu – nm) B = (nu - nm)

B


Untuk membuat deviasi total suatu warna = 0, misal untuk warna hijau digunakan susunan

prisma pandang lurus. Berlaku :

Lensa akromatik.

Lensa akromatik juga bertujuan sama seperti pada prisma akromatik yaitu susunan dua

buah lensa yang mampu menghilangkan peruraian warna (dispersi)

gabbirugabmerah ff

11

(nm-1)( )11

21 RR + (n’m-1)( )

11

21 RR = (nu-1)( )

11

21 RR + (n’u-1)( )

11

21 RR

kerona flinta kerona flinta

WARNA BENDA

Warna benda tergantung dari :

1. Warna cahaya yang jatuh pada benda.

2. Warna-warna yang dipantulkan atau diterima benda.

Benda-benda yang disinari oleh cahaya matahari atau sumber cahaya lain, akan

memantulkan warna cahaya yang sesuai dengan warna benda ini, sedang warna

cahaya lainnya diserap.

Contoh : Daun tumbuhan disinari sinar matahari (Cahaya Polikhromatik), maka

daun akan memantulkan warna hijau sedangkan warna lain diserap.

Warna benda juga tergantung dari warna cahaya yang dipantulkan atau yang

diterima.

Contoh : Benda berwarna biru bila disinari lampu warna merah maka benda tampak

berwarna hitam.

WARNA-WARNA KOMPLEMENTER DAN WARNA PRIMER.

Warna komplementer adalah : Pasangan warna yang jika digabungkan menghasilkan

cahaya putih.

Contoh : Warna pada Newton’s Disc (Piringan Newton).

Kuning (merah + hijau) + biru = putih

Cyan (hijau + biru) + merah = putih

Magenta (merah + biru) + hijau = putih.

(nh – 1) B = (nh - 1) B


Warna sekunder : Pasangan warna yang jika digabungkan menghasilkan warna lain (bukan

putih).

Contoh : warna kuning = merah + hijau

warna Cyan = hijau + biru

warna Magenta = merah + biru.

Warna primer : Adalah warna yang tidak dapat dibuat dengan menggabungkan warna lain.

Yang termasuk warna primer : merah, hijau dan biru.

Ketiga warna tersebut dapat digabung untuk membuat semua warna.

Jika ketiganya digabung akan membentuk warna putih.

ABERASI PADA CERMIN DAN LENSA.

Sinar-sinar yang membuat sudut terkecil dengan sumbu utama disebut sinar

paraxial. Namun pada umumnya, sinar-sinar itu tidak seperti pendekatan (definisi) di atas

biasa disebut sinar non paraxial.

Sinar-sinar non paraxial tersebut, setelah dibiaskan oleh lensa, tidak berpotongan pada satu

titik. Akibatnya, bayangan yang dibentuk tidak hanya sebuah.

Tidak hanya sinar non paraxial saja yang menyebabkan bayangan yang dibentuk

tidak hanya sebuah, tetapi juga karena jarak titik api lensa tergantung pada index bias lensa,

sedang index bias tersebut berbeda-beda untuk panjang gelombang yang berbeda. Sehingga

jika sinar tidak monokhromatik (Polikhromatik), lensa akan membentuk sejumlah bayangan

yang berbeda-beda posisinya dan juga ukurannya, meskipun sinarnya itu paraxial.

Adanya kenyataan bahwa bayangan yang dibentuk tidak sesuai dengan perkiraan

yang didasarkan pada persamaan sederhana (Gauss) disebut ABERASI.

1. Aberasi Sferis.

Adalah kelainan-kelainan pada bayangan yang dibentuk karena pemantulan atau

pembiasan oleh permukaan sferis. Hal ini tidak disebabkan karena adanya kesalahan

konstruksi daripada lensa atau cermin (misalnya, kesalahan pada pembuatan permukaan

sferis), tetapi kelainan-kelainan itu semata-mata merupakan konsekwensi dari pengetrapan

hukum pemantulan atau pembiasan pada permukaan sferis.

a. Aberasi Sferis pada Cermin.

Sinar-sinar pantul saling berpotongan membentuk bidang

lengkung yang meruncing dengan titik puncaknya di titik api f cermin, bidang lengkung ini

disebut bidang kaustik.


b. Aberasi Sferis pada Lensa.

Sinar-sinar paraxial membentuk bayangan dari P (terletak pada sumbu utama) di P.

Sedang sinar-sinar yang dekat tepi lensa membentuk bayangan di P. Sinar-sinar yang

ditengah lensa akan membentuk bayangan antara Pdan P.

Jika sebuah layar ditempatkan tegak lurus sumbu utama, akan terlihat bayangan yang

berbentuk lingkaran pada layar itu.

Lingkaran terkecil bila layar pada “c c” (Circle of least confusion) dan pada tempat

inilah diperoleh bayangan terbaik.

Jenis aberasi ini dapat dihilangkan dengan memasang diaphragma.

2 Aberasi Koma.

Aberasi ini sama halnya dengan aberasi sferis. Hanya saja, kalau aberasi sferis

untuk benda-benda yang terletak pada sumbu utama, sedang aberasi koma untuk benda-

benda yang tidak terletak pada sumbu utama. Sehingga, kalau pada aberasi sferis bayangan

berbentuk pada layar merupakan lingkaran, tetapi pada aberasi koma, bentuk bayangan

pada layar berbentuk “koma” dan sebab itu disebut ABERASI KOMA.

3 Aberasi Distorsi.

Aberasi ini justru terjadi pada lensa tunggal berdiafragma.

Ada dua macam distorsi :

a. Distorsi bantal jarum (Pinchusion), dengan pembesaran seperti gambar dibawah

ini.

Distorsi ini terjadi bila diaphragma terletak di belakang lensa.

b. Distorsi tong Anggur (barrel), dengan kelainan perbesaran bayangan seperti

gambar dibawah ini.

Distorsi ini terjadi bila bayangan diletakkan di depan lensa. Distorsi ini dihilangkan

dengan meletakkan diaphragma ditengah-tengah di antara dua lensa tersebut.


2 Aberasi Khromatik.

Adalah : Pembiasan cahaya yang berbeda panjang gelombang pada titik fokus yang

berbeda.

Cahaya polykhromatik sejajar sumbu utama yang datang pada sebuah lensa akan diuraikan

menjadi berbagai warna. Tiap warna cahaya memotong sumbu utama pada titik-titik yang

berlainan.

Hal ini disebabkan tiap-tiap warna mempunyai fokus sendiri-sendiri. Titik fokus warna

merah (fm) paling jauh dari lensa sedangkan titik fokus untuk cahaya ungu (fu) paling dekat

ke lensa.

G a m b a r .

CATATAN TAMBAHAN.

1. Pelangi adalah spektrum sinar matahari yang diuraikan oleh butir-butir air hujan dan

peristiwanya disebut “DISPERSI”.

Pelangi hanya kita lihat jika kita membelakangi matahari dan jauh didepan kita

terjadi hujan.

2. Garis-garis Fraunhofer adalah garis-garis hitam pada spektrum matahari.

3. Hukum Kirchoff untuk cahaya.

Bila cahaya melalui gas/uap, maka gas atau uap tersebut akan menyerap warna

cahaya yang tetap sama dengan warna cahaya yang akan dipancarkan bila

gas/uap itu berpijar. Benda-benda yang berpijar akan menghasilkan spektrum

yang kontinyu.

4. Warna adisi adalah warna cahaya yang dipantulkan oleh suatu benda yang disinari

oleh dua atau lebih warna dasar.

5. Penentuan gerak bintang berdasarkan perubahan warna.

Bintang yang sedang menjauhi bumi memberikan garis-garis yang bergeser ke arah

warna merah, sedang yang mendekati bumi spektrumnya bergeser kearah warna

ungu (Azaz Doppler).

6. Fluoresensi : Adalah gejala di mana suatu zat bila disinari oleh cahaya akan terjadi

perpendaran dan pendaran tersebut akan hilang setelah penyinaran atas dirinya

dihentikan.

7. Fosforesensi adalah : Peristiwa dimana suatu zat akan memancarkan sinar setelah

penyinaran atas dirinya dihentikan.

Kunang-kunang, perpendaran air laut, fosfor akan mengeluarkan cahaya, cahaya

yang dikeluarkan bukan peristiwa pengfosforan (Fosforesensi) melainkan

disebabkan oleh peristiwa kimia (Oksidasi).


INTERFERENSI DAN DIFRAKSI.

1. Interferensi Cahaya.

Definisi : Perpaduan dua atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang

lebih terang (interferensi maksimum) dan keadaan yang gelap (interferensi

minimum).

Syarat : Cahaya tersebut harus koheren.

Koheren : Dua sumber cahaya atau lebih yang mempunyai frekwensi, amplitudo dan beda

fase yang tetap.

Untuk mendapatkan cahaya koheren dapat digunakan beberapa metode :

a. Percobaan cermin Fresnell.

b. Percobaan Young.

c. Cincin Newton.

d. Interferensi cahaya pada selaput tipis.

Ada dua macam interferensi cahaya :

Interferensi maksimum : Pada layar didapatkan garis terang apabila beda jalan cahaya

antara celah merupakan bilangan genap dari setengah panjang

gelombang.

Interferensi minimum : Pada layar didapatkan garis gelap apabila beda jalan antara

kedua berkas cahaya merupakan bilangan ganjil dari setengah

panjang gelombang.

a. Percobaan Cermin Fresnell.

Fresnell menggunakan dua cermin datar yang ujung-ujungnya diletakkan satu sama lain

sehingga membentuk sebuah sudut yang mendekati 1800.

Sinar dari S dipantulkan oleh cermin I seolah-olah berasal dari S1 dan oleh cermin II

seolah-olah S2.

Bila P adalah garis gelap ke k di sebelah M, maka :

= (2k-1)


Bila P adalah garis terang ke k setelah garis terang pusat M, maka :

Untuk k = 1,2,3,…n

Keterangan :

p = Jarak terang pusat ke garis gelap pada layar (PM).

d = Jarak antara sumber cahaya (S1 dan S2).

l = Jarak sumber cahaya ke layar.

= Panjang gelombang cahaya yang dipergunakan..

b Percobaan Young.

Sumber cahaya yang monokromatik dilewatkan suatu celah yang sempit S kemudian

diteruskan melalui celah S1 dan S2.

S1 dan S2 berlaku sebagai dua buah sumber cahaya garis yang sejajar dan koheren yang

baru.

Penyelesaian yang berlaku sama halnya dengan percobaan cermin Fresnell.

Untuk min/gelap

Untuk max/terang

Karena kecil sekali maka sin l

p, sehingga :

Untuk min/gelap

Untuk max/terang

Harga k = 1,2,3,4,…n

Keterangan :

S = Sumber utama yang koheren.

S1 = Sumber koheren 1

S2 = Sumber koheren 2

d = Jarak antara sumber S1 dan S2.

p = Jarak interferensi.

l = Jarak antara sumber dan layar.

= (2k)

d sin = (2k-1)

d sin = (2k)

= (2k-1)

= (2k)


c Cincin Newton.

Bila cahaya dijatuhkan pada susunan lensa plankonveks yang diletakkan diatas kaca, karena

diantara lensa dan kaca terdapat lapisan udara yang bertindak sebagai selaput tipis, cahaya

tersebut akan mengalami interferensi. Bila cahaya yang dijatuhkan berupa cahaya

monokromatik, maka di permukaan datar lensa plankonveks terlihat cincin gelap

(minimum) dan terang (maksimum). Tetapi bila yang dijatuhkan sinar polikromatik akan

terlihat cincin berwarna. Cincin yang terlihat ini dinamakan cincin Newton.

Untuk menentukan gelap dan terang digunakan rumus :

Terang (max) : rk2 =

2

1R(2k + 1)

Gelap (min) : rk2 = R(k)

Harga k = 0,1,2,3,…n

d. Interferensi Pada Lapisan Tipis.

Cahaya mengenai lapisan tipis dengan sudut datang i maka :

Sebagian dipantulkan langsung (gambar garis H) dan dilewatkan pada sebuah lensa

positif dan difokuskan di P.

Sebagian dibiaskan, yang akan dipantulkan kembali ke permukaan yang dilewatkan

pada sebuah lensa positif (gambar garis C) sehingga difokuskan di P.

Berkas cahaya di P merupakan hasil interferensi berkas cahaya yang dipantulkan

langsung (H), dan berkas cahaya yang mengalami pembiasan dahulu, kemudian baru

dipantulkan (C).

Dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada peristiwa :

Warna-warna cahaya yang dipantulkan oleh buih sabun.

Warna-warna cahaya yang dipantulkan oleh lapisan minyak di atas permukaan air.


R U M U S.

1. Selisih jalan yang dilalui oleh berkas cahaya (H) dan Cahaya (C) adalah :

2. Interferensi maksimum (terang)

Titik P akan merupakan titik terang jika :

3. Interferensi minimum (gelap)

Titik P akan merupakan titik gelap jika :

2 Difraksi Cahaya (Lenturan Cahaya).

Definisi : Peristiwa pembelokan arah sinar jika sinar tersenut mendapat halangan.

Penghalang yang dipergunakan biasanya berupa kisi, yaitu celah sempit.

Macam-macam difraksi (lenturan cahaya).

a Difraksi Pada Celah Tunggal.

Seberkas cahaya dilewatkan pada celah sempit, cahaya yang keluar di belakang celah

akan menjalar dengan arah seperti pada gambar.

Disini terlihat bahwa cahaya selain diteruskan juga dibelokkan.

Difraksi Juga Akan Menimbulkan Interferensi.

Hal ini dapat kita kembali pada percobaan Young.

Selisih beda lintasan sinar SA dan SB dapat ditulis SA – SB = d sin

Oleh karena itu interferensi maksimum (garis terang) terjadi :

X = n (AB+BC) – n (AH) = 2 n d cos r

2 n d cos r = (2k + 1)

2 n d cos r = (2k)


SA – SB = (2k + 1)

atau

d sin = (2k + 1)

SA – SB = (2k)

atau

d sin = (2k)

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi :

Keterangan :

d = Lebar celah

= Sudut deviasi (difraksi)

k = Orde difraksi (0,1,2,3,….n)

= Panjang gelombang cahaya yang dipakai.

b Difraksi Pada Kisi.

Kisi adalah kepingan kaca yang digores, menurut garis sejajar sehingga dapat bekerja

sebagai celah yang banyak jumlahnya.

Jika N menyatakan banyak garis per satuan panjang (misal cm) maka tetapan kisi adalah

kebalikan dari N.

Cahaya yang lewat pada kisi dilewatkan lagi pada lensa positif, kemudian baru mengenai

layar.

Gambar.

Bila titik P pada layar terlihat garis terang, maka :

d =

d sin = 2n.


Bila titik P pada layar terlihat garis gelap, maka :

Harga n adalah : 0,1,2,3,4,…n.

Ada 2 macam bentuk difraksi yang perlu diketahui, yaitu :

Difraksi Fraunhoffer : Bila benda dan layar terletak pada jarak tak terhingga.

Difraksi Fresnell : Bila benda/layar atau keduanya terletak pada jarak berhingga

dari celah.

POLARISASI CAHAYA (PENGKUTUBAN).

Kita ketahui bahwa cahaya merambat sebagai gelombang, namun cahaya termasuk

dalam gelombang transversal atau longitudinal belum diketahui. Namun dengan peristiwa

adanya polarisasi, maka dapat dipastikan bahwa cahaya termasuk dalam gelombang

transversal, karena gelombang longitudinal tidak pernah mengalami polarisasi.

Polarisasi cahaya adalah : Pengkutuban daripada arah getar dari gelombang transversal.

(Dengan demikian tidak terjadi polarisasi pada gelombang longitudinal).

Berkas cahaya yang berasal dari sebuah sumber cahaya, mempunyai arah getar bermacam-

macam, sinar semacam ini disebut sinar wajar.

Bila sinar wajar ini dikenakan pada permukaan pemantulan, permukaan pemantulan

mempunyai kecenderungan untuk memantulkan sinar-sinar yang arah getarnya sejajar

dengan cermin. Sampai pada suatu sudut datang tertentu, hanya satu arah getar saja yang

dipantulkan, yaitu arah getar yang sejajar bidang cermin. Sudut ini disebut sudut polarisasi

dan sinar yang mempunyai satu arah getar saja disebut : sinar polarisasi atau cahaya

terpolarisasi linier.

Cahaya terpolarisasi dapat terjadi karena :

a Peristiwa pemantulan.

b Peristiwa pembiasan.

c Peristiwa pembiasan ganda.

d Peristiwa absorbsi selektif.

d sin = (2n + 1).


a. Polarisasi Cahaya Karena Pemantulan.

Polarisasi linier terjadi bila cahaya yang datang pada cermin dengan sudut 570.

b. Polarisasi Cahaya Karena Pemantulan dan Pembiasan.

Polarisasi linier terjadi bila sinar pantul oleh benda bening dengan sinar bias membentuk

sudut 900.

Rumus.

r + r = 900

ip = r ip + r = 900

r = 900 - ip

Menurut Hukum Snellius :

n

n =

rsin

isin p

)i90(sin

isin

p0

p

=

n

n

i cos

isin

p

p =

n

n

Persamaan ini disebut : HUKUM BREWSTER.

Ditemukan oleh : David Brewster (1781-1868)

Keterangan :

ip = Sudut datang (sudut terpolarisasi)

N = Index bias udara

N

= Index bias benda bening.

tg ip =


c. Polarisasi Cahaya Karena Pembiasan Ganda.

1

2

Sinar (1) = Sinar istimewa

Karena tidak mengikuti hukum snellius (hukum pembiasan)

Sinar (2) = Sinar biasa

Karena mengikuti hukum Snellius.

Pembiasan berganda ini terjadi pada kristal :

- Calcite

- Kwarsa

- Mika

- Kristal gula

- Kristal es.

d. Polarisasi Cahaya Karena Absorbsi Selektif.

Suatu cahaya tak terpolarisasi datang pada lembar polaroid pertama disebut

POLARISATOR, dengan sumbu polarisasi ditunjukkan oleh garis-garis pada polarisator.

Kemudian dilewatkan pada polaroid kedua yang disebut ANALISATOR. Maka

intensitas sinar yang diteruskan oleh analisator I, dapat dinyatakan sebagai :

Dengan I0 adalah intensitas gelombang dari polarisator yang datang pada analisator.

Sudut adalah sudut antara arah sumbu polarisasi dan polarisator dan analisator.

Persamaan di atas dikenal dengan HUKUM MALUS, diketemukan oleh Etienne Louis

Malus pada tahun 1809.

Dari persamaan hukum Malus ini dapat disimpulkan :

1. Intensitas cahaya yang diteruskan maksimum jika kedua sumbu polarisasi sejajar

( = 00 atau = 180

0).

2. Intensitas cahaya yang diteruskan = 0 (nol) (diserap seluruhnya oleh analisator)

jika kedua sumbu polarisasi tegak lurus satu sama lain.

I = I0 cos2


PEMUTARAN BIDANG GETAR.

Berkas cahaya yang melalui polarisator dan analisator, diantara polarisator dan analisator

diletakkan tabung yang diisi larutan, maka larutan yang ada dalam tabung akan memutar

bidang getarnya.

Besarnya sudut putaran larutan ditentukan oleh :

a Panjang larutan yang dilalui.

b Konsentrasi larutan.

c Panjang gelombang cahaya yang dipakai.

2 - 1 = 0,1 [c.l.s]

2 - 1 = Besar sudut putaran larutan gula.

c = Konsentrasi larutan gula.

l = Panjang larutan gula.

s = Sudut putaran jenis larutan gula.

Larutan yang dapat memutar bidang getar biasanya larutan yang mengandung unsur C

(Carbon) yang asimetris.

HAMBURAN CAHAYA.

Bila cahaya datang pada medium, sinar tersebut akan (mungkin) dipancarkan ke segala

arah, hal ini dinamakan “HAMBURAN CAHAYA”

hamburan

Cahaya

Contoh :

- Langit berwarna biru.

- Matahari terbit/tenggelam, langit akan berwarna merah.

- Langit di sekitar bulan berwarna hitam.


RAMALAN RAYLEIGH MENGENAI HAMBURAN CAHAYA.

Rayleigh menyatakan : Bahwa gelombang cahaya dengan panjang gelombang pendek lebih

banyak dihamburkan daripada gelombang cahaya dengan panjang

gelombang yang panjang.

FOTOMETRI (PENGUKURAN CAHAYA).

Fotometri adalah : Suatu ilmu yang mempelajari teknik illuminasi (penerangan)

Dalam fotometri dikenal besaran-besaran :

a FLUX CAHAYA (F)

Definisi : Energi cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya per detik.

Satuan : Lumen.

b INTENSITAS CAHAYA (I)/KUAT CAHAYA.

Definisi : Flux cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya per detik.

Rumus : I = F

Satuan : Lilin atau Kandela atau Steradian

Lumen

Untuk bola : = 4

Maka : F = 4I

c KUAT PENERANGAN (E).

Definisi : Fluks cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya per satuan luas bidang

yang menerima cahaya tersebut

Rumus : E = d

cos I2

menurut LAMBERT.

Keterangan : E = kuat penerangan (LUX)

d = jarak

I = kuat cahaya

Satuan : m

Lumen2

= Lux

1 LUX adalah Kuat penerangan suatu bidang, dimana tiap-tiap m2 didatangi oleh flux

cahaya 1 Lumen.


Untuk bola : E = ΔA

ΔF =

R4

cos I42

= R

I2

. cos

penjelasan : E = A

F =

R

I2

E = R

cos I2

d FOTOMETER.

Definisi : Alat yang digunakan untuk mengukur intensitas sumber cahaya, dan

prinsipnya membandingkan kuat penerangan (E) dari sumber cahaya yang

hendak diukur.

Bila kuat penerangan kedua sumber cahaya S1 dan S2 sama, berlaku :

ES1 = ES2 maka I1 : I2 = R12 : R2

2

e PENCAHAYAAN.

Pencahayaan tidak sama dengan kuat penerangan.

P = E . t P = Pencahayaan

E = Kuat penerangan

t = waktu

f TERANG CAHAYA.

e = A

I

e = terang cahaya

I = Kuat cahaya

A = Luas (cm2)

Satuan e = stilb. 1 stilb = 1 kandela/cm2

=========o0o=========


LATIHAN OPTIKA FISIS.

a Dispersi.

1. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada kaca flinta dengan sudut datang 300.

Berapa besarnya sudut antara sinar merah dan sinar lembayung yang dibiaskan di

dalam kaca tersebut ? nm = 1,62 nl = 1,64

(14).

2. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada kaca kerona dengan sudut datang 450. nm

= 1,51 ; nl = 1,52. Sudut dispersi antara sinar merah dan sinar lembayung yang

dibiaskan di dalam kaca tersebut adalah……..

(12).

3. Seberkas sinar putih kita datangkan ke permukaan air dengan sudut datang 600. Bila

index bias untuk sinar merah dan sinar ungu masing-masing 1,33 dan 1,35. Berapa

selisih sudut bias kedua sinar tersebut dalam air ? (0,7240).

4. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada kaca planparalel dengan sudut datang

300. Tebal kaca itu 10 cm. Berapakah jarak antara sinar merah dan sinar lembayung

yang keluar dari kaca ? nm = 1,62 nl = 1,64 (0,4 mm).

5. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada sebuah prisma karbondisulfida dengan

sudut datang 300. Bila sudut pembias prisma 30

0. Berapakah dispersinya ? nm = 1,62

nv = 1,65 (Deviasi semua sinar tidak minimum)

(59).

6. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada salah satu bidang sisi prisma kaca flinta

dengan sudut datang 450. nm = 1,6 ; nl = 1,64. Bila sudut pembias prisma 30

0 dan

deviasi semua sinar dianggap tidak minimum. Maka sudut dispersi antara sinar

merah dan lembayung adalah …….

(38).

7. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada prisma gelas yang sudut pembiasnya

600. Bila dianggap bahwa semua sinar mengalami deviasi minimum, berapakah

dispersinya ? nm = 1,62 ; nv = 1,64 (10

58).

8. Suatu berkas sinar putih kita datangkan pada prisma kaca yang sudut pembiasnya

450. Bila dianggap semua sinar mengalami deviasi minimum sedangkan nm = 1,51 ;

nu = 1,53. Berapakah sudut dispersinya ? (1,0780).

9. Suatu berkas sinar putih sejajar datang pada prisma kaca kerona. Bila sudut pembias

prisma 100 dan sinar merah mengalami deviasi minimum, berapakah dispersinya ?

nm = 1,51 ; nl = 1,52

(7).


b Prisma Akromatik.

10. Orang hendak menggabungkan sebuah prisma kaca kerona dengan sudut pembias

150 dengan sebuah prisma kaca flinta sehingga menjadi prisma gabungan prisma

yang akromatik.

a. Berapakah besarnya sudut pembias prisma kaca flinta ? (7,50).

b. Berapakah deviasi prisma gabungan itu ? (30).

Untuk kaca kerona : nv = 1,53 nm = 1,51

Untuk kaca flinta : nv = 1,66 nm = 1,62

11. Sebuah prisma akromatik, terdiri dari prisma kaca kerona (nm = 1,51 ; nl = 1,54) yang

diletakkan pada prisma kaca flinta (nm = 1,60 ; nl = 1,64) Bila sudut pembias prisma

kerona 80, maka sudut pembias prisma flinta………dan deviasi gabungannya

adalah……. (60 dan 0,48

0).

12. Sebuah prisma dari kaca flinta dengan sudut pembias 80 hendak digabungkan pada

prisma kerona demikian sehingga sinar-sinar hijau melalui susunan prisma itu tanpa

mengalami pembiasan. Berapakah sudut pembias prisma kerona ? Berapakah

dispersinya ? Kaca kerona nm = 1,51 nh = 1,52 nv = 1,53

Kaca flinta nm = 1,60 nh = 1,62 nv = 1,64

(90 32 dan

8).

13. Suatu prisma lempang untuk sinar hijau terbuat dari kaca kerona dan kaca flinta.

Untuk kerona nh = 1,521 ; untuk flinta nh = 1,62. Bila sudut pembias untuk kaca

kerona 100, berapakah sudut pembias untuk kaca flinta ? (8,4

0).

c Aberasi kromatik dan lensa kromatik.

14. Sebuah lensa positif mempunyai jarak titik api 25 cm untuk sinar merah. Berapakah

jarak titik apinya untuk sinar violet. Nm = 1,60 nv = 1,64 (23,44 cm).

15. Sebuah lensa plankonveks mempunyai jarak titik api 20 cm untuk sinar merah.

Berapa jarak antara titik api sinar merah dan titik api sinar lembayung bila nm = 1,74

dan nl = 1,81 ? (1,73).

16. Sebuah lensa positif mempunyai jarak titik api untuk sinar merah. nm = 1,60

nl = 1,64. Berapakah jarak antara titik api merah dan titik api lembayung ? (0,625).

17. Sebuah benda berada 16 cm didepan lensa positif. Jarak titik api untuk sinar merah

12 cm. Bila nm = 1,74 dan nu = 1,81. Berapakah jarak antara bayangan merah dan

bayangan ungu yang terbentuk ? (13,176 cm).

18. Sebuah benda berada di sumbu utama, 2 dm dimuka lensa negatif yang mempunyai

jarak titik api 3 dm untuk sinar merah. Berapakah jarak antara bayangan merah dan

bayangan violet benda itu ? nm = 1,74 nv = 1,81 (4 mm).


19. Sebuah lensa akromatik terdiri dari sebuah lensa bi-konveks setangkup dari kaca

kerona yang dilekatkan pada lensa cekung dari kaca flinta. Jari-jari kelengkungan

yang bersamaan 4 dm. Berapakah jari-jari kelengkungan yang lain ?

Berapakah jarak titik api susunan lensa itu ?

Kaca kerona nm = 1,51 nv = 1,53

Kaca flinta nm = 1,60 nv = 1,64 (tak berhingga ; 9,25 dm).

20. Sebuah lensa akromatik terdiri dari sebuah lensa bikonveks yang setangkup dari kaca

kerona (nm = 1,51 nv = 1.53) yang dilekatkan pada lensa negatif dari kaca flinta

(nm = 1,74 nv = 1,81). Bila jari-jari kelengkungan yang bersamaan 2 dm, maka

jari-jari kelengkungan yang lain………… (4,7 dm).

Jarak titik api susunan lensa tersebut adalah………………… (3,35 dm).

d Interferensi.

21. Untuk menentukan panjang gelombang sinar merah dilakukan percobaan interferensi

dengan cerim Fresnel. Jarak antara kedua sumber cahaya maya satu sama lain 0,3

mm. Jarak tegak lurus antara kedua sumber cahaya maya sampai tabir 1,5 m. Bila

jarak antara garis terang pusat yang tertangkap pada tabir dengan garis-garis terang I

di sebelah menyebelahnya 3,5 mm, berapakah panjang gelombang sinar tersebut ?

(700 m).

22. Pada percobaan interferensi dengan cermin Fresnel digunakan cahaya dengan

panjang gelombang 589 mili mikron. Jarak antara sumber cahaya maya sampai tabir

50 cm. Jarak antara garis terang pusat dan garis terang ke I yang tampak pada layar

sebesar 2,945 mm. Berapa jarak antara kedua sumber cahaya maya tersebut ?

(0,01 cm).

23. Dua buah celah terletak terpisah pada jarak 0,2 mm disinari oleh cahaya

monokromatik. Layar ditempatkan 1 m dari celah. Garis terang ke-3 yang tampak

pada layar berjarak 7,5 mm dari garis terang pusat. Bila 1 Angstrom = 10 –10

m,

berapakah panjang gelombang yang digunakan dalam Angstrom. (50000

A ).

24. Suatu berkas sinar kuning sejajar dengan panjang gelombang 6000 Angstrom

didatangkan tegak lurus pada permukaan datar suatu lensa plan-konveks yang

terletak dengan permukaan cembunganya pada sebuah kaca planparalel. Jari-jari

kelengkungan lensa 40 cm. Berapakah jari-jari lingkaran gelap yang ke-40 yang

tampak pada pemantulan susunan tersebut ? (0,31 cm).

e Polarisasi Cahaya.

25. Berapa sudut polarisasi suatu sinar yang dijatuhkan pada kaca kerona dengan indeks

bias 1,52 ? (56,660).

26. Sebuah sakharimeter mempunyai tabung yang panjangnya 25 cm yang berisi larutan

gula pasir. Bila digunakan sinar natrium pemutaran bidang polarisasinya 200.

Berapakah konsentrasi larutan ? (12%).


27. Antara dua polarisator yang disusun bersilangan dipasang sebuah polarisator lain

demikian sehingga membuat sudut 450 dengan sumbu polarisator yang pertama.

Kemudian didatangkan suatu berkas sinar cahaya tak terkutub melalui susunan

tersebut. Berapa % banyaknya tenaga cahaya yang diteruskan oleh susunan itu ?

(12,5 %).

28. Sebuah sakharimeter mempunyai tabung yang panjangnya 20 cm dan berisi larutan

gula pasir dengan kepekatan 10 %. = 66,5 %. Pemutaran bidang polarisasinya

bila digunakan sinar natrium ialah……… (13,30).

29. Antara dua buah polarisator yang disusun beriring dengan sumbunya sejajar satu

sama lain dipasang sebuah polarisator lain demikian sehingga membentuk sudut 600

dengan sumbu polarisator yang pertama. Banyaknya tenaga suatu berkas sinar

cahaya tak terkutub yang diteruskan oleh susunan tersebut adalah…… (1/32 bagian).

30. Tiga buah kaca polarisator planparalel disusun berturut-turut demikian sehingga

sumbu polarisator yang depan dan yang tengah sejajar satu sama lain, sedang sumbu

polarisator yang belakang bersilangan dengan sumbu polarisator yang depan. Berapa

derajat sumbu polarisator yang tengah harus diputar searah dengan arah putaran

jarum jam supaya tenaga sinar cahaya tak terkutub yang masuk hanya diteruskan

1/25 bagian saja ? (550 54).

=======o0o========

optika fisis - · pdf fileoptika fisis – alifis@corner alifis.wordpress.com untuk...

Documents